снаряд с готовыми поражающими элементами

Формула изобретения

1. Снаряд с готовыми поражающими элементами, включающий корпус, размещенные в нем тело, содержащее готовые поражающие элементы, донный пороховой заряд и взрыватель, связанный с вышибным зарядом, отличающийся тем, что тело содержит в своем составе один или несколько разрывных блоков, состоящих из металлического корпуса и заряда взрывчатого вещества с детонатором, размещенного во внутренней полости корпуса, и слой готовых поражающих элементов, уложенных на внешней поверхности металлического корпуса, вышибной заряд снабжен воспламенителем, взрыватель выполнен или дистанционного, или неконтактного, или командного типа и снабжен приемником команд и механизмом ударного действия, а между взрывателем, воспламенителем и детонатором имеется электрическая или пиротехническая связь с элементом регулируемой задержки подрыва.

2. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что взрыватель с приемником команд и детонатором размещены в головной части разрывного блока.

3. Снаряд по п. 1, отличающийся тем, что взрыватель размещен в донной части снаряда, детонатор с элементом замедления размещен в донной части разрывного блока, между взрывателем и детонатором разъемное соединение, в передней части разрывного блока установлен головной контактный узел.

4. Снаряд по п.3, отличающийся тем, что приемник команд размещен в донной части снаряда.

5. Снаряд по п.3, отличающийся тем, что приемник команд размещен в головной части разрывного блока.

6. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что готовые поражающие элементы выполнены формой, обеспечивающей их плотную укладку на поверхности разрывного блока.

7. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что готовые поражающие элементы выполнены из стали или тяжелого сплава, например, на основе вольфрама или урана.

8. Снаряд по п.1 или 4, отличающийся тем, что корпус разрывного блока имеет на внешней поверхности кольцевые полки, или продольные ребра, или прямоугольные ячейки.

9. Снаряд по п. 8, отличающийся тем, что диаметр разрывного блока по внешней поверхности кольцевых полок, продольных ребер, прямоугольных ячеек равен внутреннему диаметру корпуса снаряда.

10. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что корпус снаряда и разрывной блок снабжены раскрывающимися стабилизаторами.

11. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что разрывной блок в передней части содержит кумулятивную воронку.

12. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что корпус разрывного блока выполнен с бочкообразной формой.

13. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что корпус разрывного блока выполнен в виде ряда сфер, соединенных цилиндрическими перемычками.

14. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что в укладке готовых поражающих элементов на поверхности разрывного блока пространство между ними заполнено легким заполнителем, например пенополиуретаном.

15. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что разрывной блок снабжен реактивным твердотопливным двигателем.

16. Снаряд по п.15, отличающийся тем, что твердое топливо реактивного двигателя выполнено детонационно-способным, разрывной блок снабжен детонационным и пиротехническими каналами, а дно снаряда снабжено осевым соплом с заглушкой и механизмом ее отстрела, электрически или пиротехнически связанным со взрывателем.

17. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что в передней части корпуса снаряда расположен набор готовых поражающих элементов.

18. Снаряд по п. 1, отличающийся тем, что в передней части разрывного блока расположен набор готовых поражающих элементов, по оси которого установлен заряд взрывчатого вещества с детонатором, электрически или пиротехнически связанным со взрывателем.

19. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что корпус снаряда на его внутренней поверхности снабжен продольными ребрами, а кольцевые полки корпуса разрывного блока выполнены с радиальными прорезями, сопряженными с продольными ребрами корпуса снаряда.

20. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что разрывной блок выполнен с осесимметричной формой.

21. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что разрывной блок выполнен с неосесимметричной формой, а именно с одной или несколькими боковыми площадками плоской, выпуклой или вогнутой форм, причем пространство между площадкой и внутренней поверхностью корпуса снаряда заполнено готовыми поражающими элементами.

22. Снаряд по п.21, отличающийся тем, что боковая площадка разрывного блока снабжена одной или несколькими менисковыми выемками.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к боеприпасной технике, а более конкретно к осколочным боеприпасам с управляемым полем поражения. Известны снаряды с готовыми поражающими элементами (ГПЭ) (шрапнели), содержащие корпус с размещенным в нем подвижным телом, содержащим компактные или стреловидные ГПЭ и диафрагму, и донным вышибным пороховым зарядом и взрыватель, связанный с вышибным зарядом (Советская военная энциклопедия, т. 8, стр. 530), создающие направленный по оси снаряда поток ГПЭ. Корпус снаряда при этом выполняет функцию ствола и в поражении цели не участвует. Недостатком снаряда является отсутствие у него кругового поля поражения и, как следствие, невозможность стрельбы на ударное действие по грунту и на поражение цели на промахе. Отсутствие в снаряде заряда бризантного ВВ не позволяет реализовать компрессионное и проникающе-фугасное виды действия.

Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков и придание снаряду способности реализации в зависимости от условий применения или осевого поля, или кругового поля, или того и другого одновременно. Техническое решение состоит в том, что в состав подвижного тела вводится разрывной блок в виде корпуса с зарядом взрывчатого вещества и детонатором, располагаемый по оси снаряда, а готовые поражающие элементы (ГПЭ) располагаются в кольцевом зазоре между внешней поверхностью разрывного блока и внутренней поверхностью корпуса снаряда, при этом система управления позволяет осуществить подрыв разрывного блока как после выброса блока из корпуса снаряда, так и при его нахождении внутри корпуса. Графические изображения представлены на фиг. 1-36. На фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6 представлены примеры конкретного выполнения конструкций. На фиг. 7, 8 показаны варианты исполнения ребер на корпусе разрывного блока, на фиг. 9, 10, 11, 12 - варианты исполнения разрывного блока в сборке с ГПЭ. На фиг. 13 показан процесс отстрела разрывного блока с выбросом ГПЭ и формированием осевого поля, на фиг. 14 представлены соответствующие конфигурации полей поражения. На фиг. 15, 16, 17 представлены виды действия снаряда при нахождении разрывного блока внутри корпуса снаряда и формировании радиального поля поражения. На фиг. 18 показан подрыв разрывного блока, частично выдвинутого из корпуса снаряда с формированием одновременно осевого и кругового полей поражения.

На фиг. 19-33 показаны варианты исполнения снаряда, представляющие развитие основной идеи. На фиг. 19, 20 представлено исполнение снаряда, разрывной блок которого содержит реактивный двигатель. На фиг. 20, 22 показаны конструкции, имеющие, наряду с цилиндрическим слоем ГПЭ также передний блок ГПЭ. На фиг. 23 показано совместное действие кругового и осевого полей. На фиг. 24 представлено сечение снаряда с корпусом, выполненным с внутренними продольными ребрами, а на фиг. 25 - сопрягаемый с ним разрывный блок. На фиг. 26-32 показаны сечения снарядов с неосесимметричным разрывным блоком, на фиг. 33 - разрывный блок с плоской площадкой, снабженной менисковыми выемками. На фиг. 34, 35 показано действие снаряда с неосесимметричным полем в варианте B, на фиг. 36 - действие в варианте A.

Снаряд (фиг. 1) имеет корпус 1 с донной выемкой 2, в которой размещен пороховой вышибной заряд 3. Во внутренней полости корпуса 1 помещен разрывной блок 4, содержащий корпус блока 5 с зарядом ВВ 6 и головным взрывателем 7 с приемником команд 8. Корпус снаряда и разрывной блок соединены при помощи резьбового соединения 9. В дне разрывного блока расположен воспламенитель 10, соединенный электрическим проводником 11 со взрывателем. В кольцевом зазоре между корпусами снаряда и разрывного блока уложены готовые поражающие элементы 12 (в данном случае показаны ГПЭ сферической формы), изготовленные, например, из стали или тяжелых сплавов на основе вольфрама или урана. Пространство между ГПЭ может быть заполнено легким заполнителем 13, например пенополиуретаном.

На фиг. 2 показан вариант конструкции, в которой корпус разрывного блока снабжен кольцевыми полками 14, ГПЭ 12 выполнены с формой, обеспечивающей их плотную укладку, например в форме куба, а по оси снаряда расположена центральная трубка 15, соединяющая взрыватель 7 и воспламенитель 10.

В варианте, представленном на фиг. 3, снаряд снабжен донным взрывателем 16, донным приемником команд 8, головным контактным узлом 17, соединенным электрической или пиротехнической связью (на фиг. 3 не показана) со взрывателем, донным детонатором 18 с устройством замедления, находящимся в контакте с взрывателем 16, и удлиненными (стреловидными) ГПЭ 19.

На фиг. 4 представлен снаряд для гладкоствольной, например, танковой пушки, стабилизируемый раскрывающимся оперением 20. В данном варианте снаряда разрывной блок снабжен кумулятивной воронкой 21, детонатором 22, раскрывающимся стабилизатором 23 и трассером 24. На фиг. 5 представлен снаряд с разрывным блоком бочкообразной формы и центральным расположением детонатора 25. На фиг. 6 представлена конструкция снаряда с составным телом, включающим в себя несколько разрывных блоков 4. Каждый блок снабжен автономным детонатором 27. Показано в качестве примера исполнение разрывного блока с расположенной на переднем торце вогнутой пластиной 28, предназначенной для формирования ударного ядра.

Корпус разрывного блока может быть снабжен продольными ребрами 26 (фиг. 7) или продольными и кольцевыми ребрами, образующими прямоугольные ячейки (фиг. 8). При этом диаметр разрывного блока по внешней поверхности кольцевых полок, продольных ребер, прямоугольных ячеек равен внутреннему диаметру корпуса снаряда. Укладка ГПЭ в этом случае производится в ячейки, образованные ребрами. На фиг. 9, 10, 11, 12 показаны варианты исполнения тела (разрывного блока в сборке с ГПЭ). В конструкции, показанной на фиг. 11, корпус разрывного блока для увеличения угла разлета выполнен в виде ряда сфер, соединенных цилиндрическими перемычками.

Снаряд является многофункциональным и в варианте оснащения дистанционно-ударным взрывателем позволяет реализовать 7 видов действия:

А. С выбросом разрывного блока и формированием как основного осевого поля поражения (фиг. 12, 13)

1) взрыв разрывного блока с регулируемой задержкой после выброса;

2) мгновенный взрыв разрывного блока при ударе о преграду;

3) замедленный взрыв разрывного блока после проникания в преграду;

Б. Без выброса разрывного блока, с формированием кругового поля поражения

4) тракторный разрыв (фиг. 15);

5) мгновенный разрыв при ударе с преграду (фиг. 16) с реализацией осколочного и компрессионного действия;

6) замедленный взрыв после проникания в преграду (фиг. 17) с реализацией фугасного действия;

В. С частичным выдвижением разрывного блока

7) формирование одновременно осевого и кругового полей поражения (фиг. 18).

Команда, определяющая вид действия и в случае необходимости временную установку, вводится перед выстрелом во взрыватель через приемник команд контактным или бесконтактным способами. Возможен также бесконтактный ввод команды и временной установки после вылета снаряда из канала ствола с помощью надульных магнитных катушек, лазерного луча, поступающего в донный приемник, и т.п. Целесообразность ввода временной установки после выстрела определяется возможностью ввода точного полетного времени с учетом фактической скорости данного снаряда, измеренной, например, с помощью системы надульных колец.

При выстреле инерционная нагрузка массы ГПЭ воспринимается через кольцевые полки корпусом разрывного блока, который является основным силовым элементом снаряда. При этом предотвращается деформация ГПЭ в нижних слоях, что особенно важно для удлиненных (стреловидных) ГПЭ. Инерционное усилие от корпуса блока передается на дно снаряда, при этом оболочка корпуса снаряда разгружена, что позволяет выполнить ее достаточно тонкой. Продольные ребра 26 (фиг. 6) предотвращают прокручивание слоя ГПЭ относительно корпуса блока.

При подходе к цели в заданной точке траектории дистанционный взрыватель выдает команду на воспламенение вышибного порохового заряда 3, в результате чего разрывной блок 4 выталкивается из корпуса снаряда со срезанием резьбы 9, осуществляя выброс ГПЭ. Стабилизация удлиненных (стреловидных) ГПЭ на полете для снарядов нарезных систем осуществляется гироскопическим способом, поскольку ГПЭ в переносном движении получают ту же угловую скорость вращения вокруг собственной продольной оси, что и весь снаряд. Для невращающихся снарядов, например, для снарядов гладкоствольных танковых пушек, стабилизация ГПЭ может осуществляться с помощью оперения.

Выбор способа подрыва (вида действия) отлетающего разрывного блока определяется типом цели и условиями стрельбы. Вид действия 1 целесообразно использовать при настильной стрельбе по наземным площадным целям, причем наличие регулируемой задержки позволяет организовать зону поражения, оптимальную для данной конфигурации площадной цели. Этот же вид может быть использован для стрельбы по воздушным целям на параллельных курсах, что позволяет поражать как лобовую, так и боковую проекции цели.

Вид 2 создает комбинированное воздействие на цель осевого потока ГПЭ и снаряда прямого попадания и эффективен при стрельбе по одиночным целям, имеющим в своем составе отсеки с высокой противоосколочной стойкостью. При исполнении разрывного блока с кумулятивной воронкой (фиг. 4) разрывной цилиндр способен поражать легкобронированные цели и бортовую броню танков. Вид 3 с замедлением разрыва блока может быть использован при обстреле скоплений живой силы, частично расположенный в окопах и ходах сообщений.

При действии видов 1, 2 при известных условиях встречи с целью круговое осколочное действие может быть значительно увеличено за счет придания нужной формы корпусу разрывного блока, а также соответствующей системы инициирования. Например, бочкообразная (фиг. 5), цилиндроконическая (фиг. 10) или составная сферическая (фиг. 11) форма при центральном инициировании обеспечивает увеличение меридионального угла поля разлета осколков (фиг. 14), что увеличивает вероятность накрытия цели на промахе при значительном разбросе относительных скоростей встречи снаряда с целью. Коническая форма разрывного блока (фиг. 12) с расположением детонатора на большом торце позволяет создать значительное склонение осколочного потока, что бывает целесообразно при реализации некоторых условий встречи с целью.

В случае подрыва разрывного блока внутри снаряда (вариант Б) формируется круговое (радиальное) осколочное поле, включающее в себя готовые поражающие элементы и осколки естественного дробления корпусов снаряда и разрывного блока. При этом реализуются те же виды действия (4, 5, 6), что и у обычных осколочно-фугасных снарядов.

В случае подрыва разрывного блока, частично выдвинутого из корпуса снаряда (вид 7) формируется осевое поле готовых ПЭ, включающее в себя часть ГПЭ, и круговое поле, состоящее из трех частей (фиг. 18): поле R₁, содержащее ГПЭ и осколки естественного дробления обоих корпусов, поле R₂, содержащее ГПЭ и осколки разрывного блока и поле R₃, содержащее осколки разрывного блока и частично ГПЭ. Все части поля имеют различные радиальные скорости (V₃ > V₂ > V₁), что приводит к образованию эшелонированного поля типа "завеса", причем соотношение масс всех полей, включая осевое, зависит от длины выдвинутой части x. Задняя часть корпуса снаряда не дробится. Подрыв заряда разрывного блока в момент выдвижения его на заданную длину x осуществляется с помощью регулируемой задержки подрыва относительно момента срабатывания воспламенителя вышибного заряда. Требуемая величина этой задержки рассчитывается по известным условиям стрельбы и вводится во взрыватель перед выстрелом или в момент вылета из канала ствола через приемник команд. При наличии в снаряде счетно-решающего устройства и датчиков, определяющих условия встречи с целью, величина задержки может вводится на траектории непосредственно перед подрывом.

Предусмотрен также вариант оснащения снаряда неконтактным взрывателем, который может функционировать как в режиме А, так и в режиме Б.

На фиг. 19-33 показаны варианты исполнения снаряда, представляющие развитие основной идеи. На фиг. 19 представлено исполнение снаряда, в котором разрывной блок 4 снабжен реактивным твердотопливным двигателем 29. Двигатель содержит заряд твердого топлива 30, выполненный с режимом горения, обеспечивающим сгорание заряда при прохождении основной части разрывного блока и ГПЭ в корпусе снаряда. Применение способа разгона разрывного блока с помощью комбинации вышибной заряд реактивный двигатель позволяет увеличить скорость выброса разрывного блока и ГПЭ без увеличения массы вышибного заряда 3, т.е. в конечном счете без увеличения толщины стенок камеры 2.

В конструкции фиг. 20 заряд твердого топлива 31 выполнен из детонационноспособного состава, например на основе гексогена или октогена, взрыватель содержит как пиротехнический канал 32, так и детонационный канал 33, а корпус снаряда снабжен осевым соплом 34, заглушкой 35 и механизмом отстрела заглушки 36, электрически или пиротехнически связанным со взрывателем. При действии в режиме Б (без выброса тела) заряд 31 используется как бризантное взрывчатое вещество, возбуждаемое посредством детонационного канала 33. При действии с выбросом тела осуществляется один из следующих видов действия:

тело с зарядом топлива выбрасывается вышибным зарядом с последующим его подрывом или с последующим разгоном корпуса разрывного блока за счет сгорания заряда топлива (заглушка 35 не отстреливается);

заряд топлива используется для разгона снаряда в целом с истечением продуктов сгорания через сопло 34 (заглушка 35 удалена). После окончания разгона выброс разрывного блока осуществляется вышибным зарядом 3.

Отдельную группу конструкций образуют снаряды, у которых наряду с цилиндрическим слоем ГПЭ 12 имеется также передний (торцевой) блок ГПЭ 37 (фиг. 1, 22). Эти снаряды представляют развитие конструкций, так называемых осколочно-пучковых снарядов (см. статью автора "Новый снаряд для танков", "Военный парад", ноябрь-декабрь 1996 года, стр. 50-52, учебное пособие "Конструкции осевого действия", изд-во МГТУ им. Баумана, 1995 г., учебное пособие "Конструкции осколочных боеприпасов, ч. 1", изд-во МГТУ им. Баумана, 1997 г., а также патенты N 2018779, 2108538 РФ).

В конструкции, показанной на фиг. 21, передний блок ГПЭ размещается непосредственно в корпусе снаряда, а в конструкции, показанной на фиг. 22 - в корпусе разрывного блока. При этом передний блок ГПЭ может быть снабжен зарядом ВВ 38, расположенным по его оси и имеющим детонатор 39, электрически или пиротехнически соединенный со взрывателем. Для снарядов с передним блоком целесообразно донное расположение взрывателя, что уменьшает балластную массу, присоединяемую к блоку при метании.

Основное преимущество снарядов с двумя блоками ГПЭ проявляется при осколочном действии без выброса блока с воздушным разрывом (фиг. 23). В этом случае за счет совместного действия обоих полей (кругового и осевого) обеспечивается значительное увеличение поражаемой зоны на поверхности земли и улучшение ее конфигурации. Оптимальное соотношение масс цилиндрического слоя ГПЭ и переднего блока ГПЭ определяется с помощью многокритериальной оценки эффективности в различных условиях применения снаряда.

Одним из важнейших параметров снаряда, также подлежащих оптимизации, является толщина стенки корпуса снаряда. Так как при действии с выбросом разрывного блока корпус снаряда непосредственно для поражения не используется, т. е. по существу представляет собой балластную массу, весьма желательно уменьшение толщины стенки до минимальной величины, обеспечивающей с учетом несущей способности корпуса разрывного блока прочность и продольную устойчивость корпуса снаряда при выстреле и проникании в преграду, например для снарядов танковых пушек до относительной толщины _d= 1/25-1/20(_d= ₀/d₀ - относительная толщина стенки в калибрах). Одной из возможных мер увеличения прочности корпуса является выполнение его с силовым набором. На фиг. 24 показано сечение снаряда с корпусом, выполненным с внутренними продольными ребрами 40. При этом полки 14 корпуса разрывного блока выполнены с радиальными прорезями 41, сопряженными с ребрами 40 и скользящими вдоль них при выбросе разрывного блока.

Сечение снарядов с неосесимметричным разрывным блоком показаны на фиг. 26-31. Корпус разрывного блока выполнен с односторонней площадкой 42 плоской (фиг. 26), выпуклой (фиг. 27), вогнутой (фиг. 28) или двояковогнутой (фиг. 29) формы и с диаметром, равным внутреннему диаметру корпуса снаряда. ГПЭ заполняют пространство 43 между площадкой и внутренней поверхностью корпуса снаряда 1. На фиг. 30 показано исполнение корпуса разрывного блока в варианте, рассмотренном выше, т.е. с наличием цилиндрического слоя ГПЭ между наружной поверхностью разрывного блока и внутренней поверхностью корпуса снаряда. Предусмотрены варианты многостороннего расположения блоков ГПЭ. В качестве примера на фиг. 31, 32 представлены варианты соответственно с двухсторонним и четырехсторонним расположением слоев ГПЭ, имеющие нулевой эксцентритет центра масс. На фиг. 33 показано исполнение снаряда, при котором плоская площадка 41 снабжена одной или несколькими менисковыми выемками 44, предназначенными для формирования ударных ядер. Инициирование заряда ВВ производится по обычной схеме, либо точечным или линейным детонатором 45 (фиг. 27, 30), смещенным от оси снаряда, в сторону, противоположную расположению площадки 42. В варианте, показанном на фиг. 29, детонационный узел содержит смещенный детонатор 45 и взрывонепроводящую вставку (линзу) 46.

Наличие одностороннего расположения массы ГПЭ может привести к появлению эксцентриситета масс относительно оси заряда. Этот эксцентриситет может быть устранен соответствующим подбором геометрии оболочек и плотностей материала ГПЭ, либо скомпенсирован известными методами управления снарядом.

В варианте действия без выброса блока конструкции предназначены для создания радиально направленных полей (см. статью автора "Осколочные боевые части ракет: перспективы развития", "Военный парад" N 4 (28), 1998 г., стр. 60). При этом снаряд должен быть снабжен датчиком цели и устройством, обеспечивающим подрыв в момент совмещения луча "точка инициирования - блок ГПЭ" с направлением на цель (фиг. 34). Исполнение согласно фиг. 31 предназначено для снарядов с настильной траекторией, например снарядов танковых пушек, снабженных датчиком углового положения снаряда, с целью реализации двустороннего поля ГПЭ, стелющегося вдоль поверхности земли (фиг. 35).

Действие с выбросом разрывного блока показано на фиг. 36. Дальнейшее использование разрывного блока зависит от его конструкции. Например, для схемы, показанной на фиг. 29, двояковогнутая стенка площадки 42 используется для формирования ударного ядра (взрывоформируемого ударного тела), поражающего на промахе при соответствующем нацеливании наземную или воздушную цель.

Сравнение предлагаемого снаряда с осколочно-фугасным снарядом, имеющим передний блок ГПЭ (осколочно-пучковым снарядом) (Росс. патенты N 2018779, 2108538, см. также статью В.А.Одинцова "Новый снаряд для танков", "Военный парад", N 6, 1996 г.) показало, что эффективность поражения предлагаемым снарядом пехоты в бронежилетах и небронированной техники превосходит соответствующую величину для осколочно-пучкового снаряда при действии осевого поля (пучка) в 1,5-2 раза, при действии кругового поля - в 2-3 раза.

Придание снаряду многофункциональных свойств особенно важно для автономных систем оружия с ограниченным боекомплектом, например, для танков. Выживание современного танка на поле боя определяется в основном его возможностями борьбы с многообразными противотанковыми средствами (пехота, вооруженная гранатометами, на открытой местности, в окопах и на обратных скатах, установки ПТУР, противотанковые орудия, вертолеты и штурмовики-носители ПТУР и т. п. ). С увеличением калибра танковых пушек, например, до 140 мм, боекомплект танка может сократиться до 20-30 выстрелов, причем основную часть их будут составлять выстрелы с бронебойными оперенными подкалиберными снарядами, непригодными для решения вышеуказанных огневых задач. В этих условиях единственным реальным выходом из положения является возможность перенастраивания снаряда на тот или иной вид действия.